Girişim & Kırınım
Işık dalgaları iki dar yarıktan geçtiğinde, her yarık arkalarındaki bir ekranda üst üste binen yayılan dalgalar gönderir. Bir yarıktan gelen tepe, diğerinden gelen tepeyle buluştuğunda toplanarak parlak bir bant oluşturur; bir tepe bir çukurla buluştuğunda birbirini götürüp karanlık bir boşluk oluşturur. Parlak bantlar yalnızca bir dalganın kat ettiği ekstra mesafenin tam sayı kat dalga boyu olduğu özel açılarda ortaya çıkar.
Formül
d · sin θ = m · λ
- d — yarık aralığı (m): iki yarık (ya da bir ızgaradaki çizgiler) arasındaki mesafe
- θ — açı (°): desenin merkezinden parlak bir banda olan açı
- m — mertebe numarası (unitless): hangi parlak bant olduğu, merkezden dışarı 0, 1, 2… diye sayılır
- λ — dalga boyu (m): ışığın bir tam dalga döngüsünün uzunluğu
Çözümlenmiş Örnek
500 nanometre dalga boylu ışık, 20 mikrometre aralıklı iki yarıktan geçiyor. İkinci parlak bant (m = 2) için sin θ nedir?
- d = 20 μm
- λ = 500 nm
- m = 2
- sin θ = m · λ / d
- sin θ = (2 × 500 nm) / 20 000 nm
sin θ = 0.05
Kendini test et
Aynı yarıklar (d = 20 mikrometre) ve aynı ışık (500 nanometre) — birinci parlak bant için, m = 1, sin θ nedir?
- Doğru cevap: 0.025
- 0.05
- 0.1
Doğru! sin θ = m·λ/d = (1 × 500 nm) / 20 000 nm = 0,025 — m = 2 cevabının yarısı.
Dalga boyu ve mertebeyi aynı tutarken iki yarığı birbirinden uzaklaştırırsan (d'yi artırırsan), bant aralığına ne olur?
- Aralık artar
- Doğru cevap: Aralık azalır
- Aralık aynı kalır
Doğru! sin θ = m·λ/d olduğundan, daha büyük bir d, sin θ'yi küçültür, bu yüzden bantlar birbirine yaklaşır.
Nerede Görürsün
Bir sabun köpüğünün üzerinde kayan gökkuşağı parıltısı ve eski bir CD'nin oluklarından yansıyan renkler, iş başındaki girişimdir: ince bir filmin üstünden ve altından yansıyan ışık dalgaları dalga boyuna göre toplanır ya da birbirini götürür ve beyaz ışığı bantlara ayırır. İki dar yarık ve bir ekran, aynı toplama ve birbirini götürme olayını aydınlık ve karanlık çizgiler halinde görünür kılar.
Yaygın Hatalar
Aralık yönü neredeyse herkesi düşürür: yarıkları birbirinden uzaklaştırmak (d'yi büyütmek) bantların birbirine DAHA YAKIN hareket etmesini sağlar — d, sin θ = m·λ/d kesrinin paydasında yer alır, dolayısıyla daha büyük payda, daha küçük açı demektir. Ve her mertebe m kendi açısıdır, bir öncekinin yeniden kullanımı değil: d = 20 mikrometre ve 500 nm ışıkla ilk parlak bant sin θ = 0.025'te durur.
Nasıl Bağlantılı
Bu, optik modülünün dalga bölgesine geçiş noktasıdır ve dalgalar modülünün temeline dayanır: v = f · λ ışığı herhangi bir dalga gibi yönetir ve bantların nereye düşeceğine karar veren şey dalga boyudur — çift yarık deneylerinin ışığın dalga boyunu ilk kez ölçmesi de tam bu yolla olmuştur. Sıradaki konu olan polarizasyon, dalganın hangi yönde titreştiğini göstererek dalga tablosunu tamamlar.